吸收实验20120904(化制)

1、福州大学化工原理实验室二一二年九月修订实验五吸收实验实验五吸收实验福州大学化工原理实验室一一 实验目的实验目的二二 实验任务实验任务三三 实验原理实验原理四四 实验流程实验流程五五 操作要点操作要点六六 浓度分析浓度分析七七 报告要求报告要求八八 方案设计方案设计吸收实验装置一、实验目的一、实验目的熟悉填料吸收塔的结构与操作方法。熟悉填料吸收塔的结构与操作方法。掌握塔的传质能力和传质效率的测定方法。掌握塔的传质能力和传质效率的测定方法。 通过实验了解通过实验了解 曲线和曲线和 对工程设对工程设计的重要意义。计的重要意义。学会分析操作条件变化对塔性能的影响。学会分析操作条件变化对塔性能的影响。u

2、Zp aKY二、实验任务二、实验任务完成完成流体力学性能流体力学性能及及传质性能传质性能的测定的测定塔的传质能力塔的传质能力 （N NOG OG 和和 ）传质效率传质效率（H HOG OG 和和 ）A aKY喷淋量喷淋量L=40 l/hL=40 l/h（湿塔）（湿塔）流体力学性能流体力学性能喷淋量喷淋量L=0 l/hL=0 l/h（干塔）（干塔）流体力学性能流体力学性能三、实验原理三、实验原理 填料塔流体力学特性填料塔流体力学特性 测定填料塔的压降和液泛气速是为了计算填料测定填料塔的压降和液泛气速是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，

3、选择合适的气液负荷选择合适的气液负荷。 气体通过干填料层时气体通过干填料层时，流体流动引起的压降和，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标湍流流动引起的压降规律相一致。在双对数坐标系中以对系中以对 作图作图, ,得到一条斜率为得到一条斜率为1.81.82 2的直的直线，如下页图所示。线，如下页图所示。 当有喷淋量时当有喷淋量时，随着气速的增加，塔内的持液，随着气速的增加，塔内的持液量也开始增大，渐渐会出现载点和液泛点。量也开始增大，渐渐会出现载点和液泛点。 出现液泛点后出现液泛点后，塔内液体返混和气体的液沫夹，塔内液体返混和气体的液沫夹带现象严重，传质效果极差。带现象严

4、重，传质效果极差。zp u三、实验原理三、实验原理 填料塔流体力学特性填料塔流体力学特性 图1填料层压降空塔速度的关系图载点载点液泛点液泛点u恒持液区恒持液区拦液拦液喷淋密度喷淋密度载液区载液区三、实验原理三、实验原理 填料塔流体力学特性填料塔流体力学特性 （2 2）空气的空塔气速）空气的空塔气速式中：式中：空塔气速空塔气速， m m3 3/(m/(m2 2s)s)即即m/s m/s ；操作条件下空气的流量，操作条件下空气的流量，m m3 3/h/h；塔的直径塔的直径，m m。（其它符号说明略）（其它符号说明略）（1 1）每米填料层的压降）每米填料层的压降填料层压差，填料层压差，mmHmmH2

5、 2O O； 填料层高度填料层高度m m。zp p ZuairVD 24/3600DVuair )81. 910013. 1()20273(10013. 1)273(551ptVVair 用空气和水进行实验用空气和水进行实验三、实验原理三、实验原理 传质能力和传质效率的测定传质能力和传质效率的测定 1 1、传质能力和传质效率的主要计算公式、传质能力和传质效率的主要计算公式2OG)4/(DHVKBYa OGOGNZH mYYYN 21OG%100121 YYY 三、实验原理三、实验原理2 2、相关计算公式、相关计算公式)20273()273(33NH2NH tVVair)81. 910013.

6、1()20273(10013. 1)273(551ptVVair 2924.10046.010125 ttair 7603. 00027. 010726NH3 tt airairairBMVV 0X2 ）（量量气管TT4222Y0SOHSOH24242 V.VM相关计算公式相关计算公式2121lnYYYYYm 符号说明详见实验教材符号说明详见实验教材airVVY3NH1 2931. 00123. 010624 ttm100018242421 样样品品VVMXSOHSOH111mXYY 222mXYY 四、实验流程四、实验流程一张完整的流程图还需要什么？一张完整的流程图还需要什么？填料填料喷淋头

7、喷淋头填料塔填料塔空气流量计空气流量计水、氨气流量计水、氨气流量计空气、吸收液温度计空气、吸收液温度计水准瓶水准瓶量气管量气管填料塔压差填料塔压差吸收瓶吸收瓶空气压差空气压差空气流量调节阀空气流量调节阀实验装置背面实验装置背面风机风机放空口放空口阀门阀门（在正面）（在正面）水流量调到水流量调到50 l/h50 l/h全开空气流量调节阀全开空气流量调节阀启动鼓风机启动鼓风机用调节阀慢慢加大气速用调节阀慢慢加大气速到接近液泛之后到接近液泛之后再全开调节阀再全开调节阀关闭供水系统关闭供水系统五、操作要点五、操作要点填料塔流体力学测定操作（填料塔流体力学测定操作（1 1）1 1、干填料层干填料层 关系

8、曲线：关系曲线： 1 1）润湿填料）润湿填料Zp u若不润湿会怎么样？若不润湿会怎么样？用空气和水进行实验用空气和水进行实验为什么为什么全开全开五、操作要点五、操作要点填料塔流体力学测定操作（填料塔流体力学测定操作（1 1）2 2）参数测定。）参数测定。 空气流量空气流量 从小到大从小到大建议空气转子流量计的读数分别取建议空气转子流量计的读数分别取 5 5、7 7、9 9、1111、1313、1515、1717、1919、2121共共9 9个数据点。个数据点。空气转子流量计的读数空气转子流量计的读数对应空气流量的压强降对应空气流量的压强降空气流量计处空气温度空气流量计处空气温度填料层的压降填料

9、层的压降 24/3600DVuair )81. 910013. 1()20273(10013. 1)273(551ptVVair Zp 五、操作要点五、操作要点填料塔流体力学测定操作（填料塔流体力学测定操作（2 2）2 2、测定某喷淋量下填料层关系曲线：、测定某喷淋量下填料层关系曲线：将水喷淋量调节为将水喷淋量调节为40L40Lh h，其它方法同上。，其它方法同上。 切不可使气速过分超过泛点。出现液泛现象时，切不可使气速过分超过泛点。出现液泛现象时，仍需继续测三组数据。仍需继续测三组数据。建议空气转子流量计的读数按建议空气转子流量计的读数按4 4、5 5、6 6的顺序的顺序递增，接近液泛时，进

10、塔气体量可缓慢增加，比递增，接近液泛时，进塔气体量可缓慢增加，比如按如按0.50.5来递增来递增 。uZp 1 1、确定氨气流量确定氨气流量。混合气体中氨组分为混合气体中氨组分为0.02-0.030.02-0.03左右摩尔比。左右摩尔比。两次吸收实验的混合气体中氨组分浓度应一致。两次吸收实验的混合气体中氨组分浓度应一致。五、操作要点五、操作要点总传质系数测定的操作总传质系数测定的操作(1)(1) 建议：第一次：空气建议：第一次：空气6m6m3 3/h,/h,氨气氨气0.15m0.15m3 3/h/h 第二次：空气第二次：空气10m10m3 3/h,/h,氨气氨气0.25m0.25m3 3/h/

11、h 3 3、流量调节及参数测定流量调节及参数测定： 空气流量空气流量 水流量水流量 氨流量氨流量 参数见原始数据记录表。参数见原始数据记录表。两次水流量均为两次水流量均为30l/h30l/h2 2、氨气系统的开动、氨气系统的开动：钢瓶上氨气减压阀的使用。：钢瓶上氨气减压阀的使用。氨气减压阀氨气减压阀氨气钢瓶氨气钢瓶五、操作要点五、操作要点总传质系数测定的操作（总传质系数测定的操作（2 2） 1 1、启动鼓风机前，务必将空气流量调节阀、启动鼓风机前，务必将空气流量调节阀2 2全开。全开。同理，实验完毕要停机时，也要将此同理，实验完毕要停机时，也要将此阀全开阀全开。（为什么？）（为什么？）2 2、

12、测定干填料压强降时，塔内填料务必事先润、测定干填料压强降时，塔内填料务必事先润湿一遍。湿一遍。 （为什么？）（为什么？） 3 3、做传质实验时，水流量不能超过、做传质实验时，水流量不能超过40L40Lh h，否，否则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。则尾气的氨浓度极低，给尾气分析带来麻烦。4 4、两次传质实验所用的进气、两次传质实验所用的进气氨浓度必需一样氨浓度必需一样。五、操作要点五、操作要点（注意点）（注意点）六、尾气、塔底吸收液浓度分析方法六、尾气、塔底吸收液浓度分析方法1 1、塔顶尾气浓度分析方法、塔顶尾气浓度分析方法: :（1 1）量气管水面刻度调零。）量气管水面刻度调零。 （2

13、 2）向吸收瓶中加）向吸收瓶中加5mL5mL浓度为浓度为0.0050.005左右的硫酸、加左右的硫酸、加1 12 2滴甲基橙指滴甲基橙指示液示液。（3 3）将水准瓶放在）将水准瓶放在下层架子上，缓慢地下层架子上，缓慢地旋转旋塞，让塔顶尾旋转旋塞，让塔顶尾气通过吸收瓶。气通过吸收瓶。尾气浓度测定方法尾气浓度测定方法（4 4）观察瓶内液体的颜色变化）观察瓶内液体的颜色变化,中和反应达到终中和反应达到终点时立即关闭旋塞点时立即关闭旋塞,读取量气管内空气的体积。读取量气管内空气的体积。若一个量气管的量程不够，则若一个量气管的量程不够，则启用另一个量气管，让尾气继续通启用另一个量气管，让尾气继续通过吸收

14、瓶。过吸收瓶。塔底吸收液浓度的分析方法塔底吸收液浓度的分析方法 2 2塔底吸收液的分析方法塔底吸收液的分析方法1 1）用三角瓶接取塔底吸收液样品用三角瓶接取塔底吸收液样品, ,约约150mL150mL并并加盖。加盖。（为什么要加盖？）（为什么要加盖？）2 2）用移液管取塔底吸收液用移液管取塔底吸收液10mL10mL置于另一个三角瓶中置于另一个三角瓶中, ,加入加入2 2滴甲滴甲基橙指示剂（颜色如图基橙指示剂（颜色如图1 1）。）。3 3）滴定三角瓶中的）滴定三角瓶中的塔底吸收液塔底吸收液至终点至终点（颜色如图（颜色如图2 2所示）所示）。 图图1 1图图2 2七、实验报告要求七、实验报告要求报

15、告在实验结束一周内交。报告在实验结束一周内交。上述部分材料以及所需的对数坐标纸可从教师提供上述部分材料以及所需的对数坐标纸可从教师提供的材料中下载。的材料中下载。实验报告要求实验报告要求传质部分的实验结果与讨论要求传质部分的实验结果与讨论要求 先从理论上用公式分析：若吸收实验中其他条件先从理论上用公式分析：若吸收实验中其他条件不变而入塔气量适当增加时不变而入塔气量适当增加时, ,则则 、 、 、 、 、 如何变化？如何变化？ 对两次传质实验的对两次传质实验的 、 和值进行分析比和值进行分析比较较( (例如与理论分析是否相符等例如与理论分析是否相符等) )讨论；以及对物料讨论；以及对物料衡算的结果进行分析讨论。衡算的结果进行分析讨论。aKY2YaKYOGHOGNS2Y 八、实验方案设计格式八、实验方案设计格式实验名称：实验名称： 吸收实验吸收实验实验小组成员：实验小组成员：方案设计时间：方案设计时间： 一一. .实验方案设计思路实验方案设计思路二二. .实验所需仪器、设备实验所需仪器、设备 三三. .实